CN102343798B

CN102343798B - 适用于混合动力汽车的电机

Info

Publication number: CN102343798B
Application number: CN201010245356.3A
Authority: CN
Inventors: 陈寅; 张彤; 叶世光; 李书福; 杨健
Original assignee: Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd; Shanghai Maple Automobile Co Ltd
Current assignee: Jiangxi Dingsheng New Material Technology Co ltd
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2030-07-30
Also published as: CN102343798A

Abstract

一种适用于混合动力汽车的电机，其包括分体设置的第一电机和第二电机，其中，所述第一电机具有一体连接在第一旋转轴上的第一内转子和套设在所述第一内转子外部的外转子，所述第一旋转轴与发动机连接，所述外转子通过传动机构与第一驱动轴连接，所述第二电机具有定子和一体连接在第二旋转轴上的第二内转子，所述第二旋转轴通过传动机构与第二驱动轴相连，所述第一旋转轴、第二旋转轴分别连接汽车的前车轮。根据本发明的适用于混合动力汽车的电机，可以依据汽车的内部构造来布置电机、发动机等在汽车中的位置，优化空间布局；此外，能够设置冷却装置，用于对第一电机、第二电机或整个电机进行冷却。避免因为电机温度过高，而出现例如抱轴、线圈烧毁等不良情况。

Description

适用于混合动力汽车的电机

技术领域

本发明涉及一种电机，尤其涉及一种适用于混合动力汽车的双转子电机。

背景技术

混合动力车具有节约能源、经济性好、排放量低、对环境污染较小等优点，既符合消费者的消费需求，有利于市场的开拓，又符合当今社会节能环保、持续发展的理念。因此，随着混合动力车的技术日趋成熟，其正逐步成为汽车市场的主流。目前，混合动力汽车的动力系统中较为常见的是机械耦合型混合动力，即采用双电机的电耦合的混合动力汽车（EVT）。

图2是已有的用于混合动力车的双转子电机的结构示意图，如图2所示，该双转子电机具有设置在旋转轴上作为内转子的第一线圈、隔着一定间隙套设在所述第一线圈外部作为外转子的永磁体、以及隔着一定间隙套设在所述永磁体外部作为定子的第二线圈。然而，在现有的双转子电机中，所述内转子与所述旋转轴紧固连接，且所述内转子与所述外转子间的间隙通常小于1mm，这种双转子电机受自身结构的限制，难以对转子、特别是其中的内转子实施有效地冷却。具体地说，在这种双转子电机中，由于所述内转子与所述旋转轴紧固连接，为了避免对旋转轴造成腐蚀、破坏，不宜使用冷却等液体冷却方式；另外，所述内转子与所述外转子间的间隙通常小于1mm，空间有限，不适于采用风冷方式进行冷却。而且，该电机为一体式构造，在采用风冷的情况下难以实现完全的封闭，灰尘、杂质等会随着气流进入电机中，从而使电机的工作环境恶化。另一方面，受空间布局的限制，可以配置到汽车中的电机的定子、转子的体积不能过大，因而，电机的功率也相应地受到限制，无法做大。

若电机未得到有效地冷却，则会因为温度较高而出现机械磨损变大、轴承损坏等情况，从而影响电机的耐久性和工作稳定性；更甚地，可能会因为温度过高而产生例如定转子相擦、转子与转子相擦、抱轴、线圈烧毁等故障，进而导致电机无法正常工作。另一方面，汽车中搭载的电机通常功率不高，会对汽车的动力性能造成制约；而且，在实际运行过程中较易出现电机超负荷运行的情况，从而造成电机急速发热，温度过高。

发明内容

本发明提供一种适用于混合动力汽车的电机，其采用分离式结构，既可以适应汽车的整体布局，又具有充分的空间供设置制冷装置，以有效地对转子进行冷却，降低电机的温度，使电机在合适的温度条件下工作，减轻机械损耗、避免电机由于温度过高而无法正常工作。

为解决上述问题，本发明提供一种适用于混合动力汽车的电机，包括分体设置的第一电机和第二电机，其中，所述第一电机具有一体连接在第一旋转轴上的第一内转子和套设在所述第一内转子外部的外转子，所述第一旋转轴与发动机连接，所述外转子通过传动机构与第一驱动轴连接，所述第二电机具有一体连接在第二旋转轴上的第二内转子和套设在所述第二内转子外部的定子，所述第二旋转轴通过传动机构与第二驱动轴相连，所述第一旋转轴、第二旋转轴分别连接汽车的前、后车轮。

可选地，所述适用于混合动力汽车的电机还包括第一冷却装置，所述第一冷却装置套设在所述第一电机的外部，对所述第一电机进行冷却。

可选地，所述适用于混合动力汽车的电机还包括第二冷却装置，所述第二冷却装置套设在所述第二电机的外部，对所述第二电机进行冷却。

可选地，所述适用于混合动力汽车的电机中，所述第一冷却装置为液体冷却装置，具有套设在所述第一电机的外转子外部的外壳且所述外壳中开设有供冷却液流通的流体通路。

可选地，所述适用于混合动力汽车的电机中，所述第二冷却装置为液体冷却装置，具有套设在所述第二电机的定子外部的外壳且所述外壳开设有供冷却液流通的流体通路。

可选地，所述适用于混合动力汽车的电机中，所述外壳的朝向所述第一电机的外转子的表面上还开设有供喷淋冷却液的喷淋孔。

可选地，所述适用于混合动力汽车的电机中，所述外壳的朝向所述第二电机的定子的表面上还开设有供喷淋冷却液的喷淋孔。

可选地，所述适用于混合动力汽车的电机中，所述第一电机还具有与所述外转子一体连接的从动件，所述从动件通过传动机构与所述第一驱动轴连接。

可选地，所述适用于混合动力汽车的电机中，所述第一冷却装置为喷淋装置；，所述从动件套设在所述外转子的外部，所述从动件上开设有供冷却液通过的通孔。

可选地，所述适用于混合动力汽车的电机中，与所述第一内转子一体连接的所述第一旋转轴通过同步器与所述发动机相连。

可选地，所述适用于混合动力汽车的电机中，所述第一驱动轴用于驱动汽车前车轮，所述第二驱动轴用于驱动汽车后车轮。

可选地，所述适用于混合动力汽车的电机中，所述第一电机为永磁电机。

可选地，所述适用于混合动力汽车的电机中，所述第二电机为永磁电机。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

采用分离式结构，使第一电机、第二电机分体设置，可以根据汽车的内部构造来布置电机、发动机等在汽车中的位置，有利于优化布局，合理利用空间，例如沿汽车的左右方向设置电机和发动机，沿着汽车的前后方向设置所述电机中的第一电机和第二电机。

采用这种构造的电机时，空间布局较为灵活，一方面，可以提供适当的空间用于设置冷却装置等其它装置，用于对第一电机、第二电机或整个电机进行冷却；另一方面，由于该电机是分离式构造，在与汽车的装配空间相适应的前提下，可搭载的电机的定子、转子的体积变大，电机额定功率也相应变大，因而汽车运行过程中出现电机超负荷运转的情况减少，电机出现急速发热，温度骤升等情况也随之变少。由此，避免因为电机温度过高，而出现例如定转子相擦、转子与转子相擦、抱轴、线圈烧毁等不良情况。

附图说明

图1为本发明适用于混合动力汽车的电机一实施方式中的适用于混合动力汽车的电机的结构示意图；

图2是现有的用于混合动力车的双转子电机的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。下述实施方式仅为举例说明，本发明的并不仅限于实施方式中的方案，除此之外，本领域技术人员可以在现有技术范围内进行的简单变换而得到的技术方案都在本发明的保护范围内。

本发明提供一种适用于混合动力汽车的电机，其包括分体设置的第一电机和第二电机，其中，所述第一电机具有一体连接在第一旋转轴上的第一内转子和套设在所述第一内转子外部的外转子，所述第一旋转轴与发动机连接，所述外转子通过传动机构与第一驱动轴连接，所述第二电机具有定子和一体连接在第二旋转轴上的第二内转子，所述第二旋转轴通过传动机构与第二驱动轴相连。此外，所述适用于混合动力汽车的电机还可以包括用于控制第一电机的第一控制器，所述第一控制器设置在所述第一电机与电池之间。另外，所述适用于混合动力汽车的电机还可以包括用于控制第二电机的第二控制器，所述第二控制器设置在所述第二电机与电池之间。

图1为本发明一实施方式的适用于混合动力汽车的电机的应用示意图，为了便于进行说明，图中用剖视图示出第一电机和第二电机的结构。在本实施方式中，所述第一驱动轴与汽车的前车轮相连，所述第二驱动轴与汽车的后车轮相连。

下面，结合附图，对本实施方式中的适用于混合动力汽车的电机进行详细地说明。

如图1所示，本实施方式的适用于混合动力汽车的电机包括第一电机100和第二电机200。

其中，所述第一电机100包括：第一内转子110和外转子120。此外，还包括从动件130，第一冷却装置140。

所述第一内转子110具有位于其外表面上的永磁体112，套设在第一旋转轴L11上并可与其一体地进行转动。所述永磁体112可以为例如磁钢。所述第一旋转轴L11与发动机的输出轴相连，利用发动机的驱动进行转动并将该转动传递到与其一体进行转动的所述第一内转子110上。

所述外转子120由铁芯和线圈构成，隔着一定间隔地套设在所述第一内转子110外部。

在本实施方式中，所述第一内转子110具有永磁体112，由此与所述外转子120构成永磁电机，即所述第一电机100是永磁电机。但是，这并不构成对本发明的限制，在实际应用中，第一电机也可以为其他类型的电机。

所述从动件130呈筒形，内部具有与所述外转子120相适应的空腔，其通过该空腔套设在所述外转子120外部并可与其一体地进行转动；两端具有与所述第一旋转轴L11相适应的圆筒形开口部，所述两端的开口部分别通过轴承150套设在所述第一旋转轴L11上，进行固定。所述轴承150优选可以抑制第一旋转轴L11的轴向窜动和/或径向窜动的推力球轴承。

此外，所述从动件130通过传动机构M11（不含图1中的轴承150）与第一驱动轴L12连接，所述第一驱动轴L12与汽车的前车轮相连。所述传动机构M11可以为例如齿轮传动机构等，该传动机构M11的选取、设置等早已为本领域的技术人员所熟知，因而，在此不做赘述。

特别地，还可以将第一电机100设置成能够作为发电机进行工作的电机。具体地说，目前常见的混合动力汽车的驱动形式包括电机与发动机共同驱动的混合驱动、单一电机驱动、以及单一发动机驱动；对第一电机100的外转子120的驱动，因汽车驱动形式的不同而不同，这已为本领域技术人员所公知，故此处不做赘述。在汽车的驱动形式为例如单一发动机驱动的情况下，由于第一内转子110与发动机的输出轴连接，外转子120与第一驱动轴L12连接，所以第一内转子110的转速与发动机的输出存在对应关系，外转子120的转速与第一驱动轴L12的转速存在对应关系。故可以设置为，所述第一电机100在所述第一内转子110的转速与所述外转子120的转速不同的情况下作为发电机进行工作；进一步地，还可以设置为将第一电机100产生的电力存储到电池中供汽车使用。

可选地，所述第一旋转轴L11通过同步器与所述发动机相连。通过设置同步器，可以使发动机的输出轴与第一旋转轴L11同步地进行旋转，而且还可以降低对第一旋转轴L11与发动机的输出轴间的同轴度要求。所述同步器可以根据实际情况进行选择，例如为惯性式同步器。

特别地，还可以设置成所述同步器具有过载保护机构，在上述同步器两侧（即第一旋转轴L11侧和发动机的输出轴侧）的扭矩相差较大时，断开第一旋转轴L11与发动机输出轴的连接，以防止因为所述同步器的两侧扭矩差较大而发生轴扭断、损毁等情况。

需要说明的是，所述从动件130的作用在于将外转子120的转动通过传动机构M11传递给第一驱动轴L12，以驱动汽车的前车轮，因而，从动件的结构不应受本实施方式的制约，可以根据实际情况设置成其它结构；特别地，在电机中的外转子可以直接与传动机构连接来进行转动的传递的情况下，也可以省略该从动件，使外转子直接与传动机构相连而传递自身的转动。

所述第一冷却装置140具有与上述从动件130相适应的壳体142、以及与所述壳体142相连用于供给循环的冷却液的供给部（图中未示出）。在本实施方式中，所述壳体142呈筒状，其套设在所述从动件130外部并固定在汽车上，内部开设有流体通路144，通过使循环的冷却液在所述流体通路144中流通，可以带走电机产生的热量，对电机实施冷却。所述供给部可以采用例如油泵等机构来提供循环的冷却液。此外，所述第一冷却装置140中还可以设置用于存蓄冷却液的储液部（图中未示出），通过使所述储液部与所述供给部连接，利用供给部将储液部中的冷却液供给给第一电机100。另外，若循环的冷却液中带有铁屑等杂质，则极易引起电机故障，使其无法正常工作，因此，应当根据实际情况在冷却装置中设置用于过滤、吸附杂质的机构，例如在所述储液部的出液口附近设置用于过滤杂质的过滤器，或者在所述储液部中设置用于吸附铁屑的磁铁等。

开设在所述壳体142中的流体通路144越长，流通截面积越大，则用于进行冷却的冷却液流量越大，冷却效果越好。而且，流体通路144设置得越均匀、越对称，则越利于得到均衡、稳定的冷却效果。

所述流体通路144可以为例如“U”字型通路、盘管式通路。此外，由于水性冷却液容易引起电机短路等故障，所以优选使用油性冷却液进行冷却，以确保电机的正常运行。

在本实施方式中，用于对第一电机100进行冷却的第一冷却装置140为液体冷却方式，其壳体142设置在从动件130的外部，通过提供循环的冷却液带走电机的热量，由此对第一电机100实施冷却。但是，这并不构成对本发明的限制，冷却装置的构成可以根据需要进行适当地改变，例如可以用盘管式换热器取代上述壳体142而对外转子120进行冷却；而且，冷却方式也不限于液体冷却方式，也可以根据实际情况选择例如风冷等其他冷却方式。

特别地，在用于对所述第一电机100进行冷却的冷却装置为喷淋式冷却装置的情况下，例如在所述壳体142的朝向外转子120的表面上开设喷淋孔并利用该喷淋孔直接向外转子120喷淋冷却液时，还可以进一步地，在所述从动件130上开设通孔，使冷却液通过该通孔直接喷淋到外转子120上对其实施冷却。这种结构虽然构造复杂，但是，第一电机100的热量主要是由外转子120产生的，通过使冷却液与外转子120直接接触，可以得到更好的冷却效果。

所述第二电机200包括第二内转子210和定子220。

其中，所述第二内转子210具有位于其外表面的永磁体212，第二内转子210套设在第二旋转轴L21上并可与其一体地进行转动。所述永磁体212可以为例如磁钢。

所述定子220由铁芯（例如“矽钢片”/“硅钢片”）和线圈构成，隔着一定间隔地套设在所述第二内转子210外部，在本实施方式中，所述第二电机200具有与定子220一体连接在一起的电机壳体，该电机壳体通过轴承（图中未标注）连接在第二驱动轴L21上。所述轴承可根据具体情况进行选择，优选可以有效地抑制第二驱动轴L21的轴向和/或径向窜动的推力球轴承。

在本实施方式中，所述第二内转子210具有永磁体212，由此与所述定子220构成永磁电机，即所述第二电机200也是永磁电机。但是，这并不构成对本发明的限制，在实际应用中，第二电机也可以为其他类型的电机，例如可以为普通电机，即定子由硅钢片和铜线构成、转子为铝制的电机。另一方面，在本实施方式中，所述第二电机200是内转子电机，但是，这也不构成对本发明的限制，在实际应用中也可以将其设置为外转子电机。

所述第二旋转轴L21可与所述第二电机200的第二内转子210一体转动，且为两端输出式旋转轴，即所述第二旋转轴L21从电机200的两侧伸出的部分均可以作为输出端。这样，可以将其中一端的输出用于驱动后车轮，将另一端的输出用于驱动其他装置。

具体地说，如图1所示，可以将其中一端与一传动机构M21连接，通过所述传动机构M21将转动传递给用于驱动后车轮的第二驱动轴L22，通过第二驱动轴L22驱动后车轮进行旋转。该传动机构M21可以为例如齿轮传动机构等，这里的传动机构M21的选取、设置等早已为本领域的技术人员所熟知，因而，在此不做赘述。此外，将另一端与又一传动机构（图中未示出）连接，通过该传动机构将转动传递给其他装置对其进行驱动。例如，将转动传递给用于驱动液压助力系统的油泵，使油泵进行工作，由此驱动液压助力系统进行工作。该又一传动机构可以为例如皮带传动机构等，这里所说的传动机构也为本领域的技术人员所熟知，因而，在此不做赘述。

可选地，在实际应用中，还可以设置为具有对所述第二电机200进行冷却的第二冷却装置，该冷却装置的冷却方式、设置形式等与上述第一冷却装置140类似，故在此不做赘述。

此外，在本实施方式中，适用于混合动力汽车的电机还包括第一控制器和第二控制器，所述第一控制器设置在电池与第一电机100之间，用于对第一电机100进行控制，例如，控制所述第一电机100的启动/停止等；所述第二控制器设置在所述电池与第二电机200之间，用于对第二电机200进行控制，例如控制所述第二电机200的启动/停止等。所述第一、第二控制器的设置、选取等也已为本领域技术人员所熟知，故此处不作详细地说明。

在汽车运行速度不高、仅用第一电机100即可满足汽车运行的动力要求的情况下，汽车的后车轮为从动转动；此时后车轮的转动通过第二驱动轴L22、经传动机构M21传递到第二旋转轴L21上，第二旋转轴L21进行转动，同时第二内转子210也随第二旋转轴L21一体进行转动。

在汽车运行速度较高或进行加速、仅用第一电机100无法满足汽车运行的动力要求的情况下，第二电机200也作为电力装置进行工作，即利用汽车电池的电能进行动力供给，使第二内转子210进行转动；此时，第二旋转轴L21会随所述第二内转子210一体进行转动，并将该转动通过传动机构M21传递给第二驱动轴L22，由此驱动后车轮转动。这里，所述第二旋转轴L21的转速与所述第二驱动轴L22的转速存在对应关系。

由于本发明的电机为分离式结构，所以能够在满足汽车尺寸要求的情况下提供用于设置各类装置的空间。在本实施方式中，在所述第一电机100和/或第二电机200外侧设置了相应地冷却装置，由此能够有效地实施冷却，降低电机的温度，确保电机正常运行；但是，这并不构成对本发明的限制，在实际应用中，也可以利用该空间设置其他装置。

综上所述，根据本发明的适用于混合动力汽车的电机，可以根据汽车的整体构造更为灵活地布置电机、发动机等体积较大的机构，，例如沿汽车的左右方向设置电机和发电机，沿着汽车的前后方向设置所述电机中的第一电机和第二电机，这样有利于有效利用汽车的空间，便于对汽车构造进行优化设计。而且，可以使同时兼顾汽车动力性和经济性，既节能环保，符合持续发展的理念；又顺应消费者的消费需求，有利于开拓产品市场。

此外，本发明的适用于混合动力汽车的电机的一个突出优点在于：空间布局较为灵活，可以得到足够的空间来设置冷却装置，用于对电机进行充分、有效地冷却，确保电机在合适的温度条件下工作。由此，避免电机因为温度过高而出现例如定转子相擦、转子与转子相擦、抱轴等不良情况；确保线圈安全工作，避免其因温度过高而烧毁。

另一方面，能够在无需增大汽车体积的情况下，增大电机的定子、转子的体积，从而增大电机的额定功率，相应地减少汽车在运行过程中出现电机超负荷工作的情况，避免因电机超负荷工作而出现电机急速发热、温度骤升等不良情况。

虽然本发明己以较佳实施方式披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims

1.一种适用于混合动力汽车的电机，其特征在于，包括分体设置的第一电机和第二电机，

其中，所述第一电机具有一体连接在第一旋转轴上的第一内转子和套设在所述第一内转子外部的外转子，所述第一旋转轴与发动机连接，所述外转子通过传动机构与第一驱动轴连接，

所述第二电机具有一体连接在第二旋转轴上的第二内转子和套设在所述第二内转子外部的定子，所述第二旋转轴通过传动机构与第二驱动轴相连，

所述第一驱动轴、第二驱动轴分别连接汽车的前、后车轮；

还包括第一冷却装置或者第二冷却装置，其中，所述第一冷却装置套设在所述第一电机的外部，对所述第一电机进行冷却，所述第二冷却装置套设在所述第二电机的外部，对所述第二电机进行冷却。

2.根据权利要求1所述的适用于混合动力汽车的电机，其特征在于，所述第一冷却装置为液体冷却装置，具有套设在所述第一电机的外转子外部的外壳且所述外壳中开设有供冷却液流通的流体通路。

3.根据权利要求1所述的适用于混合动力汽车的电机，其特征在于，所述第二冷却装置为液体冷却装置，具有套设在所述第二电机的定子外部的外壳且所述外壳开设有供冷却液流通的流体通路。

4.根据权利要求2所述的适用于混合动力汽车的电机，其特征在于，所述外壳的朝向所述第一电机的外转子的表面上还开设有供喷淋冷却液的喷淋孔。

5.根据权利要求3所述的适用于混合动力汽车的电机，其特征在于，所述外壳的朝向所述第二电机的定子的表面上还开设有供喷淋冷却液的喷淋孔。

6.根据权利要求1所述的适用于混合动力汽车的电机，其特征在于，所述第一电机还具有与所述外转子一体连接的从动件，所述从动件通过第一电机的传动机构与所述第一驱动轴连接。

7.根据权利要求6所述的适用于混合动力汽车的电机，其特征在于，所述第一冷却装置为喷淋装置；所述从动件套设在所述外转子的外部，所述从动件上开设有供冷却液通过的通孔。

8.根据权利要求1所述的适用于混合动力汽车的电机，其特征在于，与所述第一内转子一体连接的所述第一旋转轴通过同步器与所述发动机相连。

9.根据权利要求1所述的适用于混合动力汽车的电机，其特征在于，所述第一驱动轴用于驱动汽车前车轮，所述第二驱动轴用于驱动汽车后车轮。

10.根据权利要求1所述的适用于混合动力汽车的电机，其特征在于，所述第一电机为永磁电机。

11.根据权利要求1所述的适用于混合动力汽车的电机，其特征在于，所述第二电机为永磁电机。